淺談pH敏刺激響應智能紡織面料在兒童玩具設計中的應用

楊雪晴 史夢琦 尚修萱

摘 要：隨著科技的快速發展，人們開始關注紡織面料的智能、環保與可持續發展。在技術信息時代中，家長對于兒童玩具的要求也在不斷更新，使用新型材料制作而成的玩具，成為了當前熱門的話題。文章通過技術講解和優勢舉例，對pH敏刺激響應智能紡織面料在兒童玩具設計中的應用作出探討。

關鍵詞：智能紡織面料;pH敏感;兒童玩具;設計

pH敏刺激響應智能紡織面料的概述及現狀

學術界最早對相關領域的關注可追溯到2012年英國《染色技術》，文中表明新型酸致變色染料的研發是當前染色工作者正在積極探索的一個課題，并提到紡織品pH值傳感器是一項有發展潛力的新型材料。2012以來相關pH值致變色紡織品的研究與發展引起了學術界廣泛的研究興趣，并已證明通過傳統的染色技術使用pH指示劑染料染色棉織物來設計一種pH感應器是可行的。

2016年8月31日浙江科藝紡織有限公司的沈建明、蘧孝玲申請了相關發明專利，發明名稱為：一種pH敏感變色面料，公布日為2017年3月22日。該發明中采用大然的植物中的色素作為畫料中的pH指示劑，對其變色原理做出如下解釋：pH敏感變色面料是指隨pH值變化顏色發生可逆變化的功能面料，其變色原理是涂料中存在pH指示劑，在中性條件下，pH指示劑不顯色，顯示基布底色;在酸性或堿性條件下，pH指示劑顏色發生變化，從而影響布料顏色的變化。再通過將涂料與漿料混合印在面料上，可制成在酸性、中性和堿性條件具有不同顏色的布料，pH 敏感變色面料不僅能夠在不同酸堿度下呈現出變換的顏色及圖案效果，而且還能幫助人們及時感知環境的變化，使人們在面對環境變化時，做出及時的調整。[1]對相關具體實施方式、實驗方法也做出了初步的研究方向的說明。

在2017年的紡織學報中《姜黃染色織物的pH值敏感變色性能》一文中具體對pH值對姜黃染色織物顏色變化的影響做出了實驗展示并說明了相關原理：植物染料姜黃的主要成分姜黃素分子在堿性條件下會電離成陰離子，引起顏色變化;提取液在酸性條件時呈黃色，堿性條件下，呈紅棕色。

pH敏刺激響應智能紡織面料的應用前景

隨著人們生活水平及審美趣味的提高，對玩具、服裝等各個領域內相關紡織產品的追求也逐步提升。消費者的需求不僅聚焦于產品的顏色、質地、款式等方面，也開始更多關注可持續性、環保價值、趣味性等相關參數。隨著科技的發展，越來越多新創意新想法得以實現，產品必然將呈現越來越多樣化的發展趨勢。

據目前學術界相關研究成果可知：pH敏刺激響應智能紡織面料多采用天然植物中的色素作為畫料中的pH指示劑，在安全性方面，具有親和力高、安全無毒、等特性;在生產成本方面，原料價格較低，來源相對廣泛，且變色面料制備工藝較適合工業化生產。pH敏刺激響應智能紡織面料的豐富變化能夠提升相關產品的趣味性，從而提高人們的生活情趣。據已有的相關研究表明該技術可以用作傳感器、警示等用途，具有廣闊的應用前景。目前該技術暫未投入大量生產使用中，尚處于開發狀態，技術更加成熟后，將在各個領域中得到廣泛的應用。

pH敏刺激響應智能紡織面料在兒童玩具中的應用

（一）利用技術特性充分融入玩法，讓孩子“玩中學”

玩玩具對學齡前兒童來說，既是不可或缺的活動也是啟蒙教育的開始。讓孩子從玩中學習已成為了很多家長購買玩具的重要原因之一。然而現有的各種學習類玩具大多存在“為學而玩”的硬傷，娛樂性不夠，容易引起兒童的反感甚至起到反作用。因此，兒童學習類玩具首先要提高可玩性，才能讓兒童在潛移默化中接觸知識。

除產品本身之外，給兒童營造一個游戲氛圍也可以提高兒童對玩具的好感度。pH敏刺激響應智能紡織面料就是一個很好的媒介，它自身的化學反應和紡織品這兩項元素可以轉化為化學知識與布料設計知識。“顏色可變”這一特點，又提供了能將其運用在兒童繪畫玩具中的可能性。如果利用這些特性給兒童設計一個角色扮演的游戲模式，讓他們在“過家家”的氛圍中使用玩具就可以學習到相關知識。

（二）注重載體材料選用，讓孩子“安全玩”

在日益飽和的玩具市場中，除了功能之外，安全也是家長選擇時會考慮的重要因素。該面料對酸堿變化的反應較為敏感，可以用生活中常見的醋及各種水果來配置溶液，部分此類面料還可水洗，這就能夠實現布料的反復使用，使得兒童在家安全地進行小范圍化學游戲有了進一步的可能。

目前市面上常見的pH相關化學類兒童產品多依賴于試紙及特制溶液。這樣的產品搭配較為生硬且原料成分不明，一旦某樣材料用盡，便不再能發揮作用。但如果將一塊可反復使用的布料作為pH試紙、用生活中常見的食品制作溶液，就可以解決此類產品一次性的缺陷。另外，布料造型相對自由，兒童可以自己動手制作小件服裝來學習相關的化學及服裝設計知識，不會枯燥無聊，安全系數也很高。

（三）開發可玩性與持續性，讓孩子“玩不膩”

由于學齡前兒童想象力豐富，新穎程度及可玩性、持續性就成為了衡量一款玩具是否受歡迎的重要標準。目前市場上的兒童玩具偏向于綁定式銷售，如換裝類芭比娃娃需同時購買配套的娃娃模型才能順利換裝。而pH敏刺激響應智能紡織面料可以運用在各種紡織品上，適合做“增量式”的產品，即無需購買固定模型就能自己動手做小服裝，這就給兒童及家長提供了更多個性化選擇的空間。

以市面上在售的兒童涂鴉公仔舉例，它們只具備涂鴉和可清洗功能，無法向兒童普及知識，且玩具造型單一。但如果使用pH敏刺激響應智能紡織面料，兒童就可以自己制作相應的服裝套用在他們喜歡的玩偶上，既能鍛煉相應的裁剪、縫紉能力，又能通過pH變色來讓兒童自己配置溶液在服裝上繪制圖案。在學習化學知識的同時，滿足兒童的設計欲望，才能讓他們玩不膩。

總結

就目前來看，pH刺激響應智能紡織面料的應用前景廣闊，使用在兒童玩具產品上也能較好地發揮其特性，在玩法和造型上加以設計就能夠給兒童和家長帶來較為新穎的體驗。然而，將該技術實際應用在兒童玩具上還需要一定的時間，如何讓布料穩定顯色及如何大批量生產從而降低制作成本等問題仍待解決。此外，如果要用于制作兒童用品，還要進一步加強涂層本身的安全性、不斷開發其他形式的產品線。希望通過技術的不斷改良，我們可以早日看到適合兒童使用的新型玩具。

參考文獻：

[1]浙江科藝紡織有限公司.一種pH敏感變色面料：CN201610770313.4[P].2017-03-22.

[2]陳莉，李瀟.姜黃染色織物的pH值敏感變色性能[J].紡織學報，2017，38（4）：80-84. DOI：10.13475/j.fzxb.20160404905.

[3]田玉玲，孫曉竹，朱利民.pH指示劑染料染色棉織物的各項性能分析[J].印染助劑，2015，（5）：45-48，52. DOI：10.3969/j.issn.1004-0439.2015.05.012.

[4]何葉麗.紡織材料的pH值敏感型染料及其應用（二）[J].印染，2012，38（16）：54-55. DOI：10.3969/j.issn.1000-4017.2012.16.015.